practica 7 optica

8/18/2019 Practica 7 Optica

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PRÁCTICA 7 1ER CUATRIMESTRE 2013

LABORATORIO DE FÍSICA 1

para estudiantes de la Licenciatura en Ciencias Químicas

PRÁCTICA 7: Óptica: Ley de Snell y Lentes

OBJETIVO GENERAL

Estudiar experimentalmente las leyes de reflexión y refracción de la luz,determinar el índice de refracción de un material y observar el fenómeno dereflexión total interna !or "ltimo, realizar un estudio cualitativo ycuantitativo de lentes ópticas y sistemas ópticos simples

INTRODUCCIÓN

Cuando un #az de luz incide sobre la superficie $ue separa dos medios, enlos cuales la luz se propa%a con diferentes velocidades, parte de la mismase transmite y parte se refle&a !ara un medio cual$uiera, el índice de

refracción n se define como n=!", donde es la velocidad de la luz en elvacío y " la velocidad de la luz en el medio La ley de Snell establece $ue larelación entre el 'n%ulo incidente ()*+ y el refractado ()+ es

n* sin()*+ - n sin()+,

donde n* es el índice correspondiente al medio por donde incide el rayo y nel medio por el cual se transmite el rayo Similarmente la ley establece $uepara el 'n%ulo del rayo refle&ado ). nos $ueda )* - ). En la fi%ura * sepuede observar el dia%rama de los rayos incidente, refle&ado y refractado

F#$%&' 1: /ia%rama de rayos

En una lente del%ada se cumple la ecuación del constructor de lentes

nm0 p 1 nm0q - (nl2nm+ (*03*2*03.+,

donde p es la distancia ob&eto2lente, q es la distancia pantalla2lente, nm y nllos índices de refracción del medio y la lente respectivamente y 3* y 3. losradios de las dioptras $ue componen la lente Esta ecuación se puedereescribir en la forma de la ecuación de 4auss

*0 p 1 *0q - *0f,

donde f es la distancia focal de la lente y no sólo depende de la construcciónde la lente, sino tambien del medio donde esta sumer%ida


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ACTIVIDAD 1: ES56/78 /E L9 3ELE;7Ó


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lenteFpantalla #asta $ue aparezca una ima%en nítida del ob&eto Laima%en en la pantalla aparecer' invertida Este es el principio de

funcionamiento de una c'mara foto%r'fica, en la cual la películafoto%r'fica constituye la ?pantalla@ donde se forma la ima%en

c+ El foco de una lente conver%ente es el punto sobre el e&e óptico auna distancia f de la lente, donde conver%en todos los rayosincidentes paraxiales (paralelos y cercanos al e&e+ lue%o de larefracción A/e $u forma puede estimar el valor f B

d+ 8bstruya distintas partes de la lente y observe cómo afecta esto ala ima%en /escriba sus conclusiones

e+ ACu'l es la diferencia entre una ima%en real y una ima%en virtualBAQu tipo de ima%en es la $ue se observa en un espe&o planoB A=en uno cóncavoB

f+ AQu tipo de ima%en puede ser proyectada sobre una pantalla:una ima%en real o una virtualB A/ónde debe ubicarse el ob&etorespecto de la lente para obtener una ima%en $ue puedaobservarse sobre una pantallaB

E()%*#+ %'n)#)')#"+ *- ,-n)-( +n"-&$-n)-(:

En la fi%ura . se puede observar el es$uema del monta&e experimental

F#$%&' 2: Es$uema del monta&e experimental

a+ !ara diversas distancias ob&etoFpantalla, encuentre todas lasim'%enes $ue pueda variando la posición de la lente A!aracu'ntas posiciones de la lente ve im'%enes nítidas en la pantallaB

Cada vez $ue observe im'%enes nítidas, mida las distancias p, q ylos tama>os y orientaciones del ob&eto y su ima%enb+ 3epresente q en función de p y tambin q2* en función de p2* AQu

relación encuentra entre q y pB A!uede describirse por medio de laecuación de 4aussB

c+ Estime el valor de la distancia f ACómo puede estimar lasincertidumbres de p y qB

d+ Se define el aumento lateral m como el cociente entre el tama>ode la ima%en y el tama>o del ob&eto /etermineexperimentalmente el aumento de la ima%en $ue resulta paradistintas posiciones relativas entre ob&eto y lente Compare elresultado de sus mediciones con las predicciones de la óptica

%eomtrica 3epresente %r'ficamente m y el cociente q0 p enfunción de p en un mismo %r'fico y discuta sus resultados


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e+ 8tra propiedad interesante de las lentes conver%entes es $ue sóloforman ima%en de un ob&eto sobre una pantalla cuando la

distancia ob&etoFpantalla, D - p 1 q, cumple la condición D G H f.7nvesti%ue experimentalmente la validez de esta afirmaciónusando un banco óptico y una lente de distancia focal f conocida

f+ 6sando la ecuación de 4auss es posible demostrar $ue si D G H f la lente no forma ima%en /emuestre $ue no es posible laformación de la ima%en si D I H f 9nalice el caso particular de D- H f A/ónde se forma la ima%en y con $u aumento en estecasoB

E()%*#+ *- ,-n)-( *#"-&$-n)-(:

En la fi%ura se puede observar el es$uema del monta&e experimental

F#$%&' 3: Es$uema del monta&e experimental

a+ Estas lentes tiene la característica de ser m's del%adas en elcentro $ue en la periferia y dan im'%enes virtuales de ob&etosreales (cual$uiera sea la posición de stos+, por tal razón no esposible utilizar el mismo mtodo $ue se usa para lentesconver%entes para determinar su distancia focal /emuestre estaafirmación a partir de la ecuación de 4auss

b+ 6n mtodo utilizado para determinar la distancia focal de unalente diver%ente consiste en medir las distancias ob&eto2ima%en

como en el caso de las lentes conver%ente, como se ve en lafi%ura Como para determinar q es necesario $ue la ima%en seareal, para poder verla sobre una pantalla se utiliza, como ob&etovirtual, la ima%en dada por una lente conver%ente 3eco&a en lapantalla la ima%en del ob&eto formada por la lente conver%entesola ACu'l es la mínima distancia a la $ue debe de colocar elob&eto de la lente conver%ente para $ue se forme una ima%en realde esta lente (ob&eto virtual para la se%unda lente+B A!or $uB7ntercale la lente diver%ente entre la primera lente (conver%ente+ yla ima%en real de la misma /etermine la posición del ob&etovirtual, la se%unda lente (diver%ente+ y la posición de la ima%enresultante de las dos lentes combinadas con sus respectivos

errores 3ealice #ipótesis razonables $ue le permitan acotar oestimar dic#os errores

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